Yüksek Kromlu Dökümler Nedir ve Aşınma Ömrünü Nasıl Artırırsınız?

Yüksek Kromlu Dökme Demir Nedir ve Aşınmaya Neden Dirençlidir?

High chromium cast iron yüzde 11 ila 30 krom ve yüzde 2,0 ila 3,5 karbon içeren, M7C3 tipi krom karbürleri oluşturmak üzere katılaşma sırasında krom ve karbonun birleştiği demirli bir alaşımdır. Bu karbürlerin Vickers sertliği 1.400 ila 1.800 HV'dir ve bu da onları alet sınıfı seramikler dışında herhangi bir mühendislik malzemesinde bulunan en sert fazlar haline getirir. Uygun ısıl işlemden sonra tipik olarak martensitik olan çevredeki metalik matris, aynı darbe koşulları altında bir seramik malzemeyi yok edebilecek kırılgan kırılmayı önleyen dayanıklılık sağlar.

Isıl işlem görmüş yüksek kromlu beyaz demir dökümün yığın sertliği, genel mühendislik dökümlerinde kullanılan standart gri demir için ısıl işlem görmüş takım çeliği için 35 ila 45 HRC ve 180 ila 220 HB ile karşılaştırıldığında tipik olarak 58 ila 66 HRC'dir (Rockwell C ölçeği). Bu önemli sertlik avantajı, doğrudan aşındırıcı aşınma direncine dönüşür: Miller sayısı aşınma testinde ve ASTM G65 kuru kum kauçuk tekerlek testinde, yüksek kromlu beyaz dökme demirler, aynı test koşullarında sürekli olarak standart gri demirden 3 ila 10 kat daha düşük hacim kaybı ve sertleştirilmiş çeliğe göre 2 ila 5 kat daha düşük hacim kaybı gösterir.

Aşınma Performansında Krom İçeriğinin Rolü

Alaşımın krom içeriği, katılaşma sırasında oluşan karbürlerin tipini, hacim oranını ve dağılımını belirler ve ayrıca metalik matrisin korozyon direncini de belirler. Yüzde 11 ila 14 krom içeren alaşımlarda, karbür hacim oranı nispeten düşüktür (yüzde 15 ila 20) ve matris, asidik bulamaç ortamlarında korozyona daha duyarlıdır. Krom içeriği yüzde 25 ila 30'a doğru arttıkça, karbür hacim fraksiyonu yüzde 25 ila 35'e yükselir ve matrisin krom içeriği, orta derecede agresif ortamlarda anlamlı korozyon direnci sağlayacak bir seviyeye yükselir.

Çoğunlukla Cr26 olarak adlandırılan veya ASTM A532 Sınıf III Tip A spesifikasyonuna uygun olan yüzde 25 ila 28'lik krom kaliteleri, madencilik bulamaç uygulamalarındaki şiddetli birleşik aşınma ve korozyon hizmetlerinde en yaygın kullanılanlardır; yüzde 15 ila 18'lik krom kaliteleri (CR15, ASTM A532 Sınıf II Tip E), kırıcılarda ve değirmenlerde kuru aşınma hizmeti için iyi bir sertlik, tokluk ve maliyet dengesi sunar. Belirli bir uygulama için uygun krom kalitesinin seçilmesi, belirlemede ilk mühendislik kararıdır. yüksek kromlu dökümler ve servis ömrü üzerinde daha sonraki herhangi bir ısıl işlem veya operasyonel parametreden daha büyük bir etkiye sahiptir.

Performansı Değiştiren Alaşım İlaveleri

Krom ve karbonun ötesinde, yüksek kromlu dökme demir bileşimleri, mikro yapıyı iyileştiren, sertleşebilirliği artıran veya belirli özellikleri geliştiren birkaç ek alaşım elementiyle modifiye edilir:

• Molibden (yüzde 0,5 ila 3,0): Hava veya yağla söndürme ısıl işlemi sırasında kalın kesitlerde martensitik dönüşümün tamamlanmasını sağlayarak sertleşebilirliği artırır. Molibden olmadan, kalın kesitli dökümler çekirdekte ostenit tutabilir ve yüzey aşındıkça zamanla en derin aşınmayı yaşayan bölgelerdeki sertliği azaltabilir. Molibden, 50 milimetreyi aşan bölümler boyunca tutarlı sertlik gerektiren uygulamalar için dökümlerde standart bir eklentidir.
• Manganez (yüzde 0,5 ila 1,5): Östenit stabilitesini artırır; bu, ısıl işlemden önce döküm durumunda tutulan östenit seviyesinin kontrol edilmesi açısından faydalı olabilir, ancak aşırı manganez, ısıl işlem sırasında martensit oluşumunu dengesizleştirir ve hedef kalite için belirtilen aralıkta tutulmalıdır.
• Nikel (yüzde 0,5 ila 1,5): Çok kalın kesitler için molibdenin tek başına yetersiz olduğu veya molibdenin maliyetinin kontrol edildiği kalitelerde sertleşebilirliği arttırmak için molibden ile birlikte kullanılır. Nikel, molibdene göre birim ekleme başına sertleşebilirlik üzerinde daha az etkiye sahiptir, ancak daha ucuzdur, bu da kombinasyonu birçok ticari döküm alaşımı için ekonomik olarak optimum hale getirir.
• Bakır (yüzde 0,5 ila 1,2): Perlit bastırmayı destekler ve bazı düşük krom kalitelerinde matris sertliğini artırır. Orta kesit kalınlıklarında havayla sertleştirme için tek başına kromdan sertleşebilmenin sınırda olabildiği Cr15 alaşımlarında bakır ilavesi daha yaygındır.

Yüksek Kromlu Dökme Demirin Standart Dökümlere Göre Avantajları

Yüksek kromlu dökme demirin, genel mühendislik uygulamalarında kullanılan standart gri demir, sfero demir ve karbon çeliği dökümlere göre performans avantajları, aynı uygulama koşullarında servis denemelerinden ve standart laboratuvar testlerinden elde edilen spesifik aşınma oranı verilerinin karşılaştırılması ile en açık şekilde gösterilmiştir. Aşağıdaki karşılaştırma, endüstriyel aşınma uygulamalarındaki yüksek kromlu dökümlerin özelliklerini belirleyen temel avantaj kategorilerini ele almaktadır.

Aşındırıcı Aşınma Ömrü Karşılaştırması

Kaba, sert aşındırıcı parçacıklar (granit, kuvarsit, demir cevheri ve Mohs sertliği 6'nın üzerinde olan benzer sert kaya aşındırıcılar) ile yüksek stresli aşınma servisinde, yüksek kromlu beyaz demir dökümler rutin olarak standart gri demirden yapılan eşdeğer bileşenlerin 3 ila 8 katı servis ömrüne ulaşır. Sertleştirilmiş orta karbonlu çeliğe (350 ila 400 HB) karşı avantaj, aşındırıcı parçacık sertliğine ve stres koşullarına bağlı olarak genellikle 2 ila 4 kattır. İnce, yumuşak aşındırıcı parçacıklarla düşük gerilimli aşınmada, aşınma ömrü avantajı 1,5 ila 2,5 kat aralığında daha mütevazıdır, çünkü daha ince parçacıklar sert karbür yüzeyine nüfuz etmede daha az etkilidir ve karbür mikro yapısının sert martensit matrisine göre avantajı daha küçüktür.

Kireçtaşı kırma uygulamasında yayınlanmış bir servis denemesinde, yatay şaftlı darbeli kırıcıdaki Cr26 yüksek kromlu demir darbe çubukları, aynı beslemeyi işleyen aynı kırıcıda eşdeğer geometriye sahip sertleştirilmiş çelik darbe çubukları için kilogram başına 210 metrik tona kıyasla, darbe çubuğu aşınmasının kilogramı başına 850 metrik ton kireç taşı elde etti. Bu, yüksek kromlu dökümlerin daha yüksek birim maliyetini hesaba kattıktan sonra, yalnızca darbe çubuğu aşınma bütçesinden kırılan ürünün tonu başına maliyette yüzde 60'lık bir azalma sağlayan 4 kat aşınma ömrü avantajını temsil eder.

Korozyon Aşınma Kombine Direnci

Aşındırıcı bulamacın aşınma yüzeyine temas ettiği ıslak işleme uygulamalarında, eşzamanlı aşınma ve korozyonun sinerjik etkisi, aşınmayı bağımsız olarak hareket eden iki mekanizmanın toplamından daha büyük bir oranda hızlandırır. Yüksek kromlu dökme demirin (özellikle yüzde 13'ü aşan matris krom içeriğine sahip Cr26 kaliteleri) yüzeyinde oluşan pasif krom oksit tabakası, bu sinerjik ivmeyi geciktiren anlamlı bir korozyon koruması sağlar ve yüksek kromlu demirin, korumasız karbon çeliğine göre birleşik korozyon aşınma hizmet ömrü avantajını, tek başına kuru aşınma avantajından önemli ölçüde daha fazla hale getirir.

Korozyonun önemli bir aşınma mekanizması olduğu, pH değerleri 4 ile 6 arasında olan asidik mineral bulamaç uygulamalarında, Cr26 yüksek kromlu demir pompa çarkları ve gömlekleri, benzer parçacık sertliği ve darbe koşullarına sahip kuru aşınma uygulamalarında görülen 2 ila 4 kat avantajla karşılaştırıldığında, karbon çeliği eşdeğerlerine göre 5 ila 10 kat daha uzun hizmet ömrü göstermiştir.

Aşınma Karşılaştırma Tablosu: Aşındırıcı Hizmetinde Malzeme Sınıfları

Kırıcı Yüksek Kromlu Dökümler : Darbeli Kırıcı Uygulamaları

Yatay şaftlı darbeli kırıcılar (HSI) ve dikey şaftlı kırıcılar (VSI) dahil olmak üzere darbeli kırıcılar, aşınma bileşenlerini özellikle zorlu yüksek hızlı darbe ve aşındırıcı kayma kombinasyonuna maruz bırakır. Yatay şaftlı darbeli kırıcılardaki ana aşınan bileşenler, darbe çubukları, apron astarları (darbe plakaları veya kırıcı plakalar olarak da bilinir) ve yan gömleklerdir. Dikey şaftlı çarpma tertibatlarında temel aşınma bileşenleri rotor pabuçları, örsler ve besleme borusu gömlekleridir. Yüksek kromlu dökme demir, orta ve sert kaya kırma uygulamalarında tüm bu bileşenler için standart malzeme özelliğidir.

Yatay Şaftlı Darbeli Kırıcılar için Şişirme Çubukları

Üfleme çubuğu, yatay şaftlı bir çarpma tertibatındaki birincil kırma elemanıdır; rotorla birlikte saniyede 25 ila 45 metre uç hızlarında döner ve besleme kayasını yüksek hızda tekrar tekrar vurur. Üfleme çubuğu, hem başlangıçtaki kaya çarpmasının yüksek enerjili etkisine hem de malzeme kırma odasından hızlandıkça kırılan kaya parçalarının çubuğun çalışma yüzeyi boyunca aşındırıcı kaymasına karşı dayanıklı olmalıdır. Darbe ve aşınmanın bu kombinasyonu, hem darbe yüklerine kırılgan kırılma olmadan dayanmak için yeterli sağlamlık hem de aşındırıcı kayma aşınmasına direnmek için yüksek sertlik sunan bir malzeme gerektirir.

Kireçtaşı, kumtaşı ve benzeri orta sertlikteki besleme malzemeleri için en uygun üfleme çubuğu malzemesi tipik olarak 60 ila 65 HRC ısıl işlem görmüş sertliğe sahip Cr26 veya Cr20 yüksek kromlu demirdir ve bu hizmette aşınma ömrü ve kırılma direncinin en iyi kombinasyonunu sağlar. Granit, kuvarsit ve demir cevheri gibi daha sert, daha aşındırıcı besleme malzemeleri için krom içeriği yüzde 28 ila 30'a kadar artırılabilir ve tipik olarak 80 ila 150 milimetre olan üfleme çubuğu kesiti kalınlığı boyunca tam martensit dönüşümünü sağlamak için ilave molibden (yüzde 1,5 ila 2,5) kullanılır.

Yüzde 60'ın üzerinde silika içeriğine sahip yüksek derecede aşındırıcı besleme malzemeleri için (kuvarsit ve silis kumu gibi), sünek demir veya çelik destek gövdesine dökülmüş yüksek kromlu demir uçlu kompozit darbe çubukları, çalışma yüzeyindeki yüksek kromlu demirin aşınma direncini, tam yüksek kromlu bir demir bölümünün kırılgan kırılmasının felaketle sonuçlanabilecek çubuk kaybına neden olabileceği bağlantı noktalarındaki sünek demir veya çeliğin dayanıklılığı ile birleştirmek için kullanılır.

Apron Gömlekleri ve Yan Gömlekleri

Yatay şaftlı bir çarpma tertibatındaki apron astarları, rotordan fırlatıldıktan sonra kayanın çarptığı ikincil darbe yüzeylerini oluşturur. Bu kaplamalar, darbe çubuklarına göre daha düşük hızlı darbelere maruz kalır ancak yine de darbeler arasında yüzeyleri boyunca kayanın kaymasından kaynaklanan aşındırıcı aşınmaya direnmek için yüksek sertliğe ihtiyaç duyar. Cr15 veya Cr20 sınıfındaki yüksek kromlu demir astarlar kireçtaşı ve orta sert kaya uygulamaları için standarttır; Daha sert kayalar için Cr26 kalitesi seçilebilir. Kırma haznesi içinde malzeme içeren ve kırılmış ürünü boşaltma açıklığına doğru yönlendiren yan gömlekler, öncelikle daha az darbeyle aşındırıcı kayma aşınmasına maruz kalır ve Cr15 kalitesi, kaya sertliğinden bağımsız olarak çoğu yan astar uygulaması için yeterlidir.

VSI Rotor Bileşenleri

Dikey şaftlı çarpma tertibatları, besleme malzemesini çevreleyen bir örs halkasına veya bir kaya rafına çarpmadan önce, bir rotor aracılığıyla saniyede 45 ila 75 metre hıza kadar hızlandırarak çalışır. Rotor pabuçları (maddeyi rotor boyunca hızlandıran bileşenler) ve örsler (sabit darbe hedefleri), son derece agresif birleşik darbe ve aşınmaya maruz kalır. Sert kaya uygulamalarındaki VSI rotor pabuçları tipik olarak 63 ila 66 HRC sertliğe sahip Cr26 veya Cr28 kalitesindedir ve kaya sertliği ve aşındırıcılık indeksine bağlı olarak 100 ila 400 saat aralıklarla değiştirilir. VSI aşınan parçaların yüksek değiştirme sıklığı, malzeme seçimi ekonomisini, hizmet saati başına birim maliyete son derece duyarlı hale getirir ve farklı yüksek kromlu demir kaliteleri ile rakip malzemelerin fiyat performans oranı, tek başına birim fiyat yerine işlenmiş ürünün tonu başına maliyeti üzerinden değerlendirilir.

Dikey Öğütme Değirmeni Yüksek Kromlu Dökümler

Dikey öğütme değirmenleri (aynı zamanda dikey valsli değirmenler veya VRM olarak da adlandırılır), besleme malzemesini dönen öğütme valsleri ile sabit veya döner bir öğütme tablası arasında presleyerek ve yuvarlayarak hammaddeyi, klinkeri, cüruf ve kömürü öğütür. Modern, yüksek verimli VRM tasarımlarında silindir ile tabla arasındaki temas basınçları 200 megapaskal'ı aşar ve yüksek normal gerilim, silindirden tablaya temas bölgesindeki aşındırıcı kayma ve yüksek hızda taşlamanın termal etkilerinin birleşimi, herhangi bir endüstriyel dökümün karşılaştığı en ciddi aşınma koşullarını oluşturur.

Taşlama Silindiri Lastikleri ve Tabla Segmentleri

Öğütme valsi lastiği (taşlama valsinin değiştirilebilir dış kabuğu) ve öğütme tablası segmentleri (taşlama tablasına cıvatalanmış aşınmaya dayanıklı astar segmentleri), dikey bir öğütme değirmenindeki birincil aşınma bileşenleridir. Her iki bileşen de tipik olarak yüksek kromlu demirden dökülür; özel kalite, taşlanan malzemeye ve özel VRM tasarımının çalışma parametrelerine göre seçilir.

Orta sertlikte beslemenin (Mohs 3 ila 5) yüksek üretim hızlarında işlendiği çimento hammaddesi ve klinker öğütme için, Cr15 ila Cr20 sınıfı yüksek kromlu demir, hem silindir lastikleri hem de tabla segmentleri için standarttır ve değiştirme gerekmeden önce 8.000 ila 15.000 çalışma saati hizmet ömrü sağlar. Granül yüksek fırın cürufunun çimento klinkerinden önemli ölçüde daha sert ve daha aşındırıcı olduğu cüruf öğütme için (bazı cüruf türleri için Mohs sertliği 6 ila 7), Cr26 kalitesi tercih edilir ve cüruf özelliklerine bağlı olarak 6.000 ila 10.000 saatlik hizmet ömrü tipiktir.

VRM makaralı lastiklerin ve tabla bölümlerinin boyutu, önemli döküm zorlukları yaratır çünkü 100 ila 250 milimetre kalınlıktaki bölümlerin, başlangıçtaki sert yüzey katmanı aşınırken daha yumuşak bir çekirdek açığa çıktığında meydana gelen hızlı aşınmayı önlemek için baştan sona eşit sertliğe ulaşması gerekir. Bu, yeterli sertleşebilirliğe (yukarıda açıklandığı gibi molibden ve nikel ilaveleri yoluyla elde edilir) sahip dikkatli alaşım tasarımı ve tüm kesit kalınlığı boyunca gerekli soğutma hızına ulaşan kontrollü ısıl işlem prosedürlerini gerektirir.

Kömür Değirmeni Öğütme Elemanları

Enerji üretim tesislerinde kullanılan kömür pülverizatörleri, kazan fırınlarına enjeksiyondan önce kömürü ince toz haline getirene kadar öğütür. Kömür pulverizatörlerindeki öğütme elemanları (kase gömlekleri, silindir kabukları ve tabla parçaları), kömür ve mineral kalıntılarından kaynaklanan eş zamanlı aşınma, öğütme sırasında kömürü kurutmak için kullanılan sıcak havadan kaynaklanan termal döngü ve kömür tozu birikiminden kaynaklanan potansiyel patlayıcı tutuşma riskinin olduğu bir ortamda çalışır. Yüksek kromlu dökme demir, enerji üretiminde kullanılan tüm büyük çanak değirmen ve valsli değirmen tasarımları için standart öğütme elemanı malzemesidir; Cr15 sınıfı en yaygın olanıdır ve Cr26 sınıfı, yüksek mineral madde içeriğine sahip (kül içeriği yüzde 20'nin üzerinde) yüksek derecede aşındırıcı kömürler için kullanılır.

Zemin Malzemesine Göre VRM Uygulama Özeti

Yüksek Kromlu Dökümlerin Aşınma Direnci Nasıl Artırılır?

Yüksek kromlu dökümlerde aşınma direnci yalnızca kimyanın belirlediği sabit bir özellik değildir. Alaşım tasarımından eritme, katılaştırma ve ısıl işleme kadar tüm üretim sürecinin sonucudur ve her aşamada hedeflenen müdahalelerle önemli ölçüde iyileştirilebilir. Hangi değişkenlerin aşınma performansı üzerinde en büyük etkiye sahip olduğunu anlamak, dökümhanelerin ve son kullanıcıların, uygulamalarında spesifik sınırlayıcı faktöre değinmeyebilecek genel kalite iyileştirmelerini uygulamak yerine, iyi yönlendirilmiş iyileştirmeler yapmalarına olanak tanır.

Isıl İşlem: En Etkili Tek Değişken

Yüksek kromlu beyaz demir dökümlerin ısıl işlemi, dökümün nihai aşınma direnci üzerinde en büyük etkiye sahip tek üretim adımıdır. Isıl işlemin amacı, metalik matrisi döküm durumundan (alaşım ve soğuma hızına bağlı olarak östenit, karbürler ve sıklıkla bazı perlit veya martenzit karışımı), hem maksimum sertliği hem de darbe yüklemesi altında kırılmaya karşı direnç için gereken tokluğu sağlayan tamamen martensitik duruma dönüştürmektir.

Yüksek kromlu beyaz demir için standart ısıl işlem döngüsü iki aşamadan oluşur:

1. Kararsızlaştırma (östenitleştirme) işlemi: Döküm, 950 ila 1.060 santigrat derece aralığında bir sıcaklığa ısıtılır (alaşım kalitesine ve karbür çözünme hedefine bağlı olarak kesin sıcaklık) ve kesit kalınlığına bağlı olarak bu sıcaklıkta 2 ila 6 saat süreyle tutulur. Bu tutma sırasında katılaşma sırasında çöken ikincil karbürler kısmen ostenit matrisinde çözünerek matrisi krom ve karbon açısından zenginleştirir ve sonraki sertleştirme adımı için tekdüze bir başlangıç ​​koşulu sağlar. Kararsızlaştırma sıcaklığı, ikincil karbürlerin az çözünmesini (tam sertleşebilirlik için matrisi çok zayıf bırakır) veya birincil karbürlerin aşırı çözülmesini (karbür yapısını kabalaştıran ve aşınma direncini azaltır) önlemek için artı veya eksi 10 santigrat derece arasında hassas bir şekilde kontrol edilmelidir.
2. Hava veya yağ söndürme: Kararsızlaştırma işlemi sonrasında döküm hızlı bir şekilde söndürme ortamına aktarılır. Yeterli sertleşebilirlik ilavelerine sahip çoğu alaşım için havayla söndürme (zorla havayla soğutma) yeterlidir (100 milimetreye kadar bölümler için yüzde 1,5'in üzerinde molibden); yağla söndürme, sertleşebilirliği düşük alaşımlar için veya hava soğutmanın perlit oluşumunu bastıramayacak kadar yavaş olduğu çok kalın kesitler için kullanılır. Amaç, perlit burun sıcaklığını (yaklaşık 550 ila 650 santigrat derece) yeterince hızlı bir şekilde perlitik dönüşümü bastıracak ve tamamen martensitik bir matris elde edecek kadar soğuturken, martensit bitiş sıcaklığında (200 santigrat derecenin altında) termal gerilimden kaynaklanan çatlamayı önlemek için yeterince yavaş soğutmaktır.

Sertleştirme işleminin ardından, hızlı soğutma sırasında oluşan iç gerilimleri azaltmak için 200 ila 260 santigrat derecede 2 ila 4 saat süreyle gerilim giderme temperlemesi uygulanır ve matris sertliğini önemli ölçüde azaltmadan kırılma direncini artırır.

Katılaşma Sırasında Mikroyapı İyileştirmesi

Katılaşma sırasında elde edilen karbür boyutu ve dağılımı, mükemmel ısıl işlemin bile aşamayacağı aşınma direnci üst sınırını belirler. Kaba, zayıf şekilde dağılmış karbürler, aynı toplam hacim oranına sahip ince, eşit şekilde dağıtılmış karbürlere göre aşındırıcı aşınmaya karşı daha az etkili bir bariyer sağlar; çünkü kaba karbürler, daha büyük aşındırıcı parçacıkların kesilecek karbürler arasında matris malzemesi bulmasına izin verirken, ince karbürler aşındırıcıya etkili bir şekilde tekdüze bir sert yüzey sunar.

Karbür arıtma şu yollarla sağlanabilir:

• Kontrollü dökme sıcaklığı: Kalıbın tamamen doldurulması için kabul edilebilir en düşük sıcaklıkta dökme (yüksek kromlu demir için tipik olarak 1.350 ila 1.420 santigrat derece), katılaşma sırasında aşırı soğumayı artırır, bu da daha ince karbür çekirdeklenmesini ve daha ince bir nihai karbür boyutunu destekler. Aşırı dökme sıcaklığı, katılaşmanın mikro yapısını kabalaştırır ve daha büyük birincil karbürler üretir.
• Aşılama: Titanyumun (yüzde 0,05 ila 0,1), vanadyumun (yüzde 0,1 ila 0,3) veya diğer karbür oluşturucu elementlerin küçük ilaveleri, katılaşma sırasında karbür oluşumu için ek çekirdeklenme bölgeleri sağlayarak daha ince ve daha düzgün bir karbür dağılımı üretir. Aşınma direncinde yalnızca aşılamadan elde edilen iyileşme (başka değişiklikler olmadan), aynı nominal bileşimdeki aşılanmış ve aşılanmamış ısıları karşılaştıran laboratuvar aşınma testlerinde yüzde 10 ila 20 arasında ölçülmüştür.
• Kontrollü katılaşma hızı: Daha hızlı katılaşma daha ince karbürler üretir. Küçük ve orta ölçekli dökümler için, kalıptaki çalışma yüzeyi konumlarında metal soğutmanın kullanılması, bu yüzeylerdeki soğutma hızını artırarak, kullanım sırasında en fazla aşınmaya maruz kalan alanlarda daha ince karbürler üretir.

Tutulan Östenit Yönetimi

Standart ısıl işlemden sonra, yüksek kromlu beyaz demir dökümlerin çoğu, alaşım bileşimine ve ısıl işlem parametrelerine bağlı olarak matriste yüzde 5 ila 20 oranında tutulan ostenit içerir. Tutulan ostenit, martensite (800 ila 1.000 HV) göre daha yumuşak bir fazdır (yaklaşık 300 ila 400 HV) ve yüksek seviyede tutulan ostenit, dökümün matris sertliğini ve aşındırıcı aşınma direncini azaltır. Maksimum aşındırıcı aşınma direncinin gerekli olduğu ve darbe yükünün az olduğu uygulamalarda, tutulan ostenit içeriği aşağıdaki yaklaşımlardan biriyle yüzde 10'un altına indirilmelidir: normal ısıl işlemden sonra eksi 70 ila eksi 196 santigrat derecede kriyojenik işlem, martensit bitiş sıcaklığının altındaki sıcaklıklara aşırı soğutma veya martensit başlangıç ​​sıcaklığını düşürmek için bileşimsel ayarlama.

Önemli darbe yüklemesi olan uygulamalarda, bir miktar tutulan ostenit seviyesi (%10 ila 20) faydalıdır çünkü darbeyle başlatılan mikro çatlakların döküm boyunca yayılmasını önleyen çatlak durdurma dayanıklılığı sağlar. Optimum tutulan ostenit seviyesi bu nedenle uygulamaya özeldir ve belirli servis ortamındaki baskın arıza moduna göre çözülmesi gereken aşınma direncine karşı tokluk dengesini temsil eder.

Uzun Ömür İçin Yüksek Kromlu Dökümler Nasıl Korunur?

Kırıcı ve öğütme değirmeni uygulamalarındaki yüksek kromlu dökümlerin bakımı, hem takılı aşınan parçaların bütünlüğünü koruyan operasyonel uygulamaları hem de parçalar değiştirilmeden önce servis edilebilirlik sınırlarını aştığında meydana gelen üretim kayıplarına ve mekanik hasara yol açmadan her bir parçanın toplam kullanım ömrünü en üst düzeye çıkaran izleme ve değiştirme planlama uygulamalarını kapsar. Aşağıdaki bakım çerçevesi her iki boyutu da ele almaktadır.

Döküm Bütünlüğünü Koruyan Operasyonel Uygulamalar

Bir kırıcının veya öğütme değirmeninin çalıştırılma şekli, yüksek kromlu dökümlerinin aşınma oranı ve kırılma oranı üzerinde doğrudan etkiye sahiptir ve aşağıdaki uygulamalar çerçevesindeki operasyonel disiplin, döküm hizmet ömründe ölçülebilir iyileşmeler sağlar:

• Beslemedeki serseri metali ve kırılmaz malzemeyi kontrol edin: Kırıcı beslemesindeki çelik takviye çubuğu, ekskavatör dişleri ve diğer serseri metaller, normal çalışma darbe seviyesi malzemenin tokluk aralığı içinde olsa bile yüksek kromlu demir darbe çubuklarını, apron astarlarını ve VSI pabuçlarını kırabilecek aşırı darbe olayları yaratır. Karışık veya yıkımdan türetilmiş besleme akışlarını işleyen tüm darbeli kırıcıların giriş yönünde etkili yabancı metal algılama (tipik olarak malzeme türüne uygun metal dedektörleri ve mıknatıs sistemleri) kurun ve sürdürün.
• Besleme boyutunu ve ilerleme hızını kontrol edin: Darbeli kırıcıdaki büyük boyutlu besleme, aşınmayı hızlandıran ve kırılma riskini artıran tasarımdan daha yüksek darbe olayları yaratır. Kırıcı beslemesinin, üfleme çubukları ve gömleklerinin tasarlandığı nominal besleme boyutu spesifikasyonuna uygun olmasını sağlamak için, ön kırıcı soyma ve boyutlandırma eleklerini iyi çalışır durumda tutun. Rotorun tek tek parçacıklar yerine büyük malzeme birikimlerini etkilemesine neden olan besleme hızı dalgalanmaları, benzer şekilde tepe darbe yüklerini artırır; Tutarlı besleme hızını korumak için kontrollü besleme sistemleri (kontrolsüz boşaltmalı dalgalanma hazneleri yerine hız kontrollü bantlı besleyiciler) kullanın.
• Doğru rotor hızı ve boşluk ayarlarını koruyun: Darbeli kırıcılarda rotor hızı, her bir üfleme çubuğunun kaya darbesine karşı kinetik enerjisini belirler ve hem üretim hızını hem de aşınma oranını etkileyen birincil çalışma değişkenidir. Gerekli ürün boyutu spesifikasyonunu sağlayan minimum rotor hızında çalışmak, ton başına aşınma oranını en aza indirir; gereğinden yüksek hızda çalıştırmak enerji tüketimini artırır ve ürün kalitesini iyileştirmeden aşınmayı hızlandırır. Apron boşluk ayarlarının spesifikasyon dahilinde olduğunu doğrulayın; aşırı derecede dar boşluklar, büyük parçaların rotor ile apron arasında sıkışma olasılığını artırarak hem darbe çubuklarını hem de apronları aynı anda kırabilecek darbe olayları yaratır.
• Üfleme çubuklarını doğru aralıklarla döndürün: Yatay şaftlı darbeli kırıcılar, darbe çubuklarının 180 derece döndürülebileceği veya bir tarafı dönme sınırına kadar aşındığında ön kenardan arka kenara doğru yeniden konumlandırılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Doğru noktada dönüş, her bir üfleme çubuğunun iki çalışma yüzeyi arasındaki aşınmayı eşitler ve dönmeden önce bir yüzde tam aşınmaya kadar çalıştırmayla karşılaştırıldığında her bir çubuktan çıkarılan toplam aşınma hacmini etkili bir şekilde iki katına çıkarır. Gecikmiş dönüş, kullanılabilir aşınma hacmini azaltan eşit olmayan aşınmaya neden olur ve yatak yüklerini ve titreşimi artıran rotor dengesizliği yaratabilir.

Muayene ve Aşınma Ölçüm Programı

Döküm aşınma derinliğinin düzenli aralıklarla sistematik ölçümü, etkili değiştirme planlamasının temelidir. Niceliksel aşınma verileri olmadan, değiştirme kararları yalnızca görsel değerlendirmeye dayalıdır; bu da ya kalan hizmet ömrüne sahip parçaların zamanından önce değiştirilmesine (gereksiz parça maliyetine neden olur) ya da güvenli çalışma sınırlarının altında aşınmış parçaların gecikmeli değiştirilmesine (ana ekipmana mekanik hasar verme riski) neden olur.

Düzenli muayene aralıklarında (genellikle ağır yüklü kırıcı aşınma parçaları için her 250 ila 500 çalışma saatinde bir ve VRM taşlama elemanları için her 500 ila 1.000 saatte bir) her bir döküm üzerindeki tanımlı referans noktalarında aşınma derinliğini ölçen kumpaslar veya ultrasonik kalınlık ölçerler kullanarak bir aşınma ölçüm rutini oluşturun. Bu ölçümleri bir takip tablosuna kaydedin ve kümülatif aşınma ile çalışma saatlerinin grafiğini çizin. Ortaya çıkan aşınma oranı eğrisi, herhangi bir muayene noktasında kalan hizmet ömrünün tahmin edilmesine olanak tanıyarak, aşınmış bir parçanın neden olduğu acil bir arızaya yanıt vermek yerine, uygun bir bakım penceresi sırasında planlı değiştirmenin planlanmasına olanak tanır.

Yüksek Kromlu Dökümlerin Kaynak Onarımı

Yüksek kromlu beyaz demirin, hem kaynak birikintisinde hem de kaynağa bitişik ısıdan etkilenen bölgede çatlamayı teşvik eden kırılganlığı ve yüksek karbon eşdeğeri nedeniyle geleneksel yöntemlerle kaynaklanması zordur. Bununla birlikte, uygun krom karbür sert dolgu elektrotları veya özlü tel kullanan sert dolgu kaynak kaplaması, kalın kesitli dökümlerin aşınmış yüzeylerini yerinde onarmak için kullanılabilir ve tam parça değiştirme maliyeti olmadan servis ömrünü uzatır. Yüksek kromlu demir dökümlerin başarılı sert dolgusu için temel gereksinimler şunlardır:

• 400 ila 500 santigrat dereceye kadar ön ısıtma Yüksek karbonlu, yüksek kromlu demirlerde ısıdan etkilenen bölge çatlamalarının ana nedeni olan kaynak havuzu ile çevredeki soğuk döküm malzemesi arasındaki termal eğimi azaltmak için kaynak öncesinde.
• Krom karbür sert dolgu sarf malzemeleri kullanın (genel amaçlı veya östenitik paslanmaz elektrotlar değil), temel döküm malzemesiyle karşılaştırılabilir aşınma özelliklerine sahip bir tortu üretir. Çevreleyen taban malzemesinden daha yumuşak olan, uygun olmayan bir elektrottan kaynaklanan tortu, tercihen aşınacak ve onarımın amacını boşa çıkaracaktır.
• Geçişler arası sıcaklığı kontrol edin ve kalın kesitli dökümlerde gecikmeli çatlamaya neden olan soğuma sırasındaki termal gerilimleri en aza indirmek için parçayı yalıtım örtülerine sararak kaynak sonrasında kontrollü yavaş soğumaya izin verin.

Yüksek kromlu dökümler, en zorlu endüstriyel uygulamalardaki aşınma sorununa teknik açıdan olgun ve ekonomik açıdan kanıtlanmış bir çözümü temsil eder. Belirli aşındırıcı ve darbe koşulları için uygun krom kalitesinin seçilmesi, matris sertliğini ve tokluğunu en üst düzeye çıkarmak için doğru ısıl işlem parametrelerinin belirtilmesi, hizmette döküm bütünlüğünü korumak için en iyi uygulama operasyonel disiplininin uygulanması ve sistematik aşınma ölçümü ve değiştirme planlamasının uygulanmasının birleşimi, kırma ve öğütme ekipmanının tüm hizmet ömrü boyunca yüksek krom aşınan parçalardan en düşük toplam sahip olma maliyetini üretir.

Yüksek Kromlu Döküm Üretiminde Kalite Kontrol

Yüksek kromlu dökümlerin hizmetteki performans tutarlılığı, üretimleri boyunca uygulanan kalite kontrolün titizliğine bağlıdır. Bileşim ve mekanik özellik aralıklarının yaygın olarak kabul edilen standartlar tarafından sıkı bir şekilde yönetildiği ticari çelik ürünlerinden farklı olarak, yüksek kromlu beyaz demir dökümler sıklıkla, dökümhane tarafından uygulanan üretim kalite kontrollerinin tutarlı performansın birincil güvencesi olduğu özel veya uygulamaya özel spesifikasyonlara göre üretilir. Yüksek kromlu dökümler tedarik ederken hangi kalite kontrollerinin belirtilmesi ve doğrulanması gerektiğini anlamak, alıcıların güvenilir kaynakları tutarsız ürün üreten kaynaklardan ayırt etmesini sağlar.

Kimyasal Bileşim Doğrulaması

Her bir ısı yüksek kromlu demir pota veya fırından alınan numune üzerinde optik emisyon spektrometresi (OES) kullanılarak dökülmeden önce analiz edilmelidir. Analiz, ısı kalıplara dökülmeden önce belirtilen tüm alaşım elementlerinin (krom, karbon, molibden, nikel ve silikon) hedef bileşim aralığında olduğunu doğrulamalıdır. Şartnamenin dışındaki ısılar, dökmeden önce alaşım ilavesi ile düzeltilmelidir; Kabul edilebilir olacağı beklentisiyle spesifikasyon dışı bir ısının dökülmesi önemli bir kalite riskini temsil eder çünkü yanlış bileşimin aşınma performansı ve ısıl işlem tepkisi üzerindeki sonuçları, parçalar hizmete sunulana kadar belirgin olmayabilir.

Alıcılar, tedarik edilen belirli parçaların gerçek bileşimini bildirmeden standart spesifikasyona uygunluğu onaylayan genel kalite sertifikalarını kabul etmek yerine, her üretim partisi için gerçek pota analizini gösteren değirmen test sertifikalarına (MTC) ihtiyaç duymalıdır. MTC verilerinin çoklu siparişler arasında karşılaştırılması, bileşim varyasyonlarındaki eğilimlerin, hizmet performansını etkilemeden önce tanımlanmasına olanak tanır ve bileşim değişimlerini partiler arasında hizmet ömründe gözlenen farklılıklarla ilişkilendirmek için gereken verileri sağlar.

Isıl İşlem Sonrası Sertlik Testi

Her yüksek kromlu demir casting İstenilen ölçüm bölgesi boyunca gerekli sertliğin elde edildiğini doğrulamak için ısıl işlemden sonra Rockwell sertlik testi yapılmalıdır. Çoğu kırıcı ve öğütme değirmeni aşınma parçası için belirtilen sertlik aralığı, alaşım kalitesine ve uygulamaya bağlı olarak 58 ila 66 HRC'dir. Sertlik testi döküm başına en az üç yerde yapılmalıdır: karşılıklı iki çalışma yüzeyi konumu ve bir kenar konumu. Çalışma yüzeyinde kabul edilebilir sertlik gösteren ancak kenar konumlarında önemli ölçüde daha düşük sertlik gösteren bir döküm, söndürme sırasında soğuma hızının düşük olduğu bölgelerde eksik martensit dönüşümünü gösterir ve bu, hizmetteki bu konumlarda tercihli aşınmaya neden olabilir.

Kesit kalınlığı değişiminin kalınlık sertlik dağılımını etkileyebileceği büyük dökümler için, prototip veya ilk ürün dökümlerinin temsili konumlarından kesilen numuneler üzerinde tahribatlı sertlik çapraz testi, kesit boyunca sertlik gradyanını belirler ve ısıl işlemin, parçanın tüm hizmet ömrü boyunca maruz kalacak tüm derinliklerde gerekli minimum sertliği sağladığını doğrular. Bu test, 100 milimetreyi aşan kesitlere sahip VRM taşlama silindiri lastikleri ve tabla segmentleri için özellikle önemlidir; burada ısıl işlemden sonraki çekirdek sertliği, yüzey aşındıkça ve daha derin malzeme zamanla çalışma yüzeyi haline geldikçe performans açısından kritik öneme sahiptir.

Boyutsal Muayene ve Yüzey Kalitesi

Belirtilen çizime boyutsal uygunluk, kalibre edilmiş göstergeler ve şablonlar kullanılarak tüm kritik boyutların ölçülmesiyle doğrulanır. Isıl işlemden sonra son işleme tabi tutulan dökümler için (pompa çarkları, taşlama halkası segmanları ve hassas aşınma plakaları gibi), son işleme sonrasında boyut ölçümü, işlemenin gerekli boyut doğruluğuna ve yüzey kalitesine ulaştığını doğrular. Döküm veya zemin koşulunda kullanılan dökümler için boyut kontrolleri, ana ekipmana doğru uyumu ve hizalamayı belirleyen montaj ve birleşme yüzeylerine odaklanır.

Yüzey kalitesi denetimi, hem döküm yüzeyinin görsel görünümünü hem de kritik uygulamalardaki yüzey altı kusurlarına yönelik tahribatsız testleri kapsar. Görsel inceleme, döküm kalitesi sorunlarına işaret eden yüzey kırılması büzülme gözenekliliğini, soğuk kapanmayı, sıcak yırtılmayı ve önemli yüzey pürüzlülüğünü tanımlar. Büyük VSI rotor pabuçları, VRM taşlama elemanları ve kritik proses makinelerindeki bileşenler gibi yüksek sonuç gerektiren uygulamalar için, boya penetrant testi veya erişilebilir yüzeylerin manyetik parçacık testi, parçalar hizmete alınmadan önce yüzeyde kırılma çatlaklarının bulunmadığına dair ek güven sağlar. Yüksek kromlu demir dökümlerdeki çatlaklar, sünek malzemelerde olduğu gibi kendiliğinden durmaz; Ağır yüklü darbeli kırıcının aşınma parçasındaki yüzey çatlağı, çalışma yükleri altında hızla yıkıcı kırılmalara yol açabilir, bu da servis öncesi çatlak tespitini hem güvenlik hem de üretim güvenilirliği açısından anlamlı bir yatırım haline getirir.